Perfekte Kombination

Ein komplexes Bauteil mit unter anderem vier leicht konischen Langlöchern und Bohrungen bereitete der Karlheinz Lehmann GmbH arges Kopfzerbrechen. Die Lösung war schließlich die Kombination aus der Cincom-M32-Drehmaschine und dem Messtaster TC76-Digilog von Blum-Novotest. Insbesondere die Messungen innerhalb der Maschine stellen einen enormen Vorteil dar.

Der Messtaster TC76-Digilog der Blum-Novotest GmbH scannt die komplette Kontur des Langlochs – eine echte Innovation in der Messtechnik. – Bild: Blum-Novotest

Bei der Erfüllung der strengen Vorgaben einiger Industrien kommt der Bauteilmessung eine wesentliche Bedeutung im Produktionsprozess zu. Die Werkstücke dazu jedoch auszuspannen, in den Messraum zu bringen und bei Abweichungen wieder nachzubearbeiten, bewegt sich teils am Rande der Wirtschaftlichkeit. Wird dabei jedoch zwischenzeitlich weiterproduziert, kann dies schnell zu hohen Ausschussraten führen. Um dies zu vermeiden, hat die Karlheinz Lehmann GmbH den Messtaster TC76-Digilog von Blum-Novotest angeschafft. Und damit eine nahezu unlösbare Aufgabe gelöst.

Obwohl hochkomplexe Bauteile In Oberwolfach auf der Tagesordnung stehen, haben sich die Spezialisten an einer Schnellverschlusskupplung für den Drucklufteinsatz ziemlich die Zähne ausgebissen:

50.000 Messwerte pro Sekunde bei Messgeschwindigkeiten von 2 m/min erreicht der Messtaster TC76-Digilog. – Bild: Blum-Novotest

Gehärteter und beschichteter Automatenstahl, Gewinde, Bohrungen und vier leicht konische Langlöcher sind die wesentlichen Bestandteile. Letztere waren der Knackpunkt an der gesamten Konstruktion des Projekts der Parker Hannifin GmbH, einem der weltweit führenden Hersteller in der Antriebs- und Steuerungstechnologie sowie der Pneumatik.

“Die Langlöcher dürfen lediglich eine Abweichung von 2 µm in der Parallelität gegenüber den Referenzwerten haben. Ansonsten schaltet die Maschine, die das Bauteil bei Parker-Hannifin vollautomatisch zusammensetzt, kurzerhand ab”, erläutert Timo Lehmann, Geschäftsführer der Karlheinz Lehmann GmbH. “Des Weiteren wäre die Funktion der Schnellverschlusskupplung bei Überschreitung der Toleranz nicht gegeben.

Anspruchsvolle Fertigung

Der Messtaster TC76-Digilog lässt sich je nach Messaufgabe horizontal oder vertikal in der Drehmaschine platzieren. – Bild: Blum-Novotest

In den leicht konischen Langlöchern befinden sich im zusammengebauten Zustand Kugeln, die nicht zu weit überstehen dürfen, aber auch auf keinen Fall durch das Langloch fallen sollten.” Mit dieser Konstruktion verhindern die Schnellverschlusskupplungen von Parker den sonst üblichen Knall beim Lösen der Verbindung und ermöglichen zudem die Bedienbarkeit mit einer Hand. Genauso anspruchsvoll wie die Fertigung ist auch das Messen der Langlöcher. Der Messtaster TC76-Digilog von Blum stellte die einzig wirtschaftliche Möglichkeit dar, die Maßhaltigkeit zu überprüfen.

Denn es war vom Zeitfaktor einmal abgesehen durch die konische Form der Langlöcher nahezu unmöglich, das Bauteil außerhalb der Maschine zu messen. Somit wurde in Oberwolfach die Idee geboren, sich nach einer neuen Drehmaschine umzusehen, die nicht nur das Messen direkt im Produktionsprozess ermöglicht, sondern auch ein fehlerhaftes Teil schnell identifiziert und aussortiert. Doch mit den herkömmlichen Messmethoden – drei oder vier Referenzpunkte abtasten und daraus die Werte für die gesamte Kontur zu bestimmen – konnte es nicht funktionieren.

“Daher fragte ich bei Citizen nach, ob eine Kombination aus neuer Drehmaschine und integriertem Messtaster auch für unsere Anforderungen die Lösung sein könnte. Schneller als erwartet kam tatsächlich von Citizen die Antwort ‘das kriegen wir hin!”, erinnert sich Lehmann. “Auf der Messe AMB 2014 in Stuttgart konnte ich mir dann die Cincom M32 inklusive TC76-Digilog-Messtaster von Blum-Novotest ‘in Aktion’ anschauen. Was diese Kombination zu leisten imstande war, überzeugte mich.”

Die Kombination aus dem Messtaster TC76-DIGILOG von Blum-Novotest und der Cincom-M32-Drehmaschine brachte den entscheidenden Durchbruch in der Fertigung der Schnellverschlusskupplung. – Bild: Blum-Novotest

Scannen bringt Vorteile

Geht es um die Beurteilung von Flächen oder Linien, hat das analoge Messen Vorteile. Wenn in diesem Fall aber zum Beispiel ein schaltender Digitaltaster eingesetzt werden würde, müssten bei der Vermessung des Langlochs – um eine ausreichende Auflösung zu erreichen – sehr viele Punkte gemessen werden. Der TC76-Digilog hingegen wird mit einer Messgeschwindigkeit von 2 m/min scannend über die Oberfläche geführt. Dabei generiert das System aufgrund der analogen Messwerterfassung in einem Bruchteil der Zeit eine extrem hohe Anzahl an Werten – genau genommen 50 000 pro Sekunde.

Timo Lehmann, Karlheinz Lehmann GmbH: “Die Blum-Novotest/Citizen-Kombination hat sich bei uns absolut bewährt und wird auch für andere Groß-Serien von 10.000 bis 30.000 Stück eingesetzt.” – Bild: Lehmann

Seit Februar 2015 läuft das Team aus Cincom M32 und TC76-Digilog nun reibungslos in der Serienproduktion für Parker Hannifin. Der Ablauf ist dabei wie folgt: “Zu Beginn einer Teileserie wird ein Referenzteil auf die Maschine gespannt und die gesamte Kontur des entsprechenden Langlochs abgescannt und aufgezeichnet. Das so erfasste Masterprofil wird in der Auswertesoftware hinterlegt”, berichtet Lehmann. “Die später produzierten Serienwerkstücke werden mit dem aufgezeichneten Profil verglichen und bei Überschreitung der Toleranzgrenzen ausgeschleust. Dadurch wird das eng tolerierte Langloch zuverlässig direkt nach dem Zerspanungsprozess in der Drehmaschine überprüft.” Das Messen innerhalb der Maschine bringt in Oberwolfach per se schon einen enormen Vorteil. Und wenn es dann auch noch wie bei der Schnellverschlusskupplung für Parker Hannifin problemlos in den Nebenzeiten geschieht, kann es kaum besser laufen. Das ermöglicht Lehmann eine 100-prozentige Kontrolle, bei der ‘Fehlertrends’ durch eine Auswertesoftware frühzeitig erkannt werden.

Auswertesoftware

In der Auswertesoftware können neben den Toleranzgrenzen auch Warngrenzen definiert werden. Die Grenzen sind zusammen mit dem Masterprofil und dem aktuell gescannten Profil in der Auswertesoftware innerhalb eines Diagramms dargestellt. Überschreitet das gescannte Profil die Warngrenzen, führt das zu einer Alarmausgabe. Der Bediener kann in diesem Fall in den Prozess frühzeitig eingreifen und die Zerspanungsparameter anpassen. So wird dem Fehlertrend entgegengewirkt und dauerhaft keine fehlerhaften Teile produziert.

Vier leicht konische Langlöcher mit einer vorgeschriebenen Toleranz von 2 µm in der Parallelität machten den Einsatz von Messtechnik unumgänglich. – Bild: Lehmann

Dem TC76-Digilog ist es grundsätzlich egal, ob er in einer Schleif- oder Fräsmaschine verbaut ist. Durch seine erhöhten Antastkräfte eignet er sich sogar hervorragend für den anspruchsvollen und rauen Einsatz in Drehmaschinen. Präzise und richtungsunabhängig fährt der ‘digiloge’ Messtaster an das Bauteil und misst mit überlegener Präzision dank des patentierten shark360-Messwerks. Weder Kühlmittel noch zähe Öle beeinträchtigen die verlässlichen Messwerte. Mit der hohen Antastkraft drückt sich der TC76-Digilog einfach durch das Kühlmittel hindurch.

Auf einen Blick

TC76-Digilog von Blum-Novotest

Der TC76-Digilog von Blum-Novotest unterscheidet sich sehr von rein digitalen Messtastern: Berühren handelsübliche Systeme mit der Tastspitze die Werkstückoberfläche, wird ein Schaltsignal generiert. Andererseits waren analoge Messtaster, also solche, die die Auslenkung des Tasteinsatzes messend auswerten und nicht nur ein digitales Ein/Aus-Signal liefern, bisher sehr groß, kostspielig und meist nur in Koordinatenmessmaschinen zu finden. Blum-Novotest hat mit dem TC76-Digilog einen Messtaster für den rauen Einsatz in Werkzeugmaschinen entwickelt, der Digital- und Analogtechnik in einem Gerät vereint. Kurzgesagt ein ‘digiloger’ Messtaster.

Die Blum-Novotest/Citizen-Kombination hat sich bei der Karlheinz Lehmann GmbH absolut bewährt und wird auch für andere Großserien von 10.000 bis 30.000 Stück eingesetzt. “Die Aufträge dazu kommen aus der Elektro- und Filtertechnik, Pneumatik, Hydraulik, Verbindungstechnik sowie aus dem Modellbau. Breit gestreut sind auch die verarbeiteten Werkstoffe von Edelstählen, Vergütungsstählen und Automatenstahl bis hin zu Aluminium”, fasst Lehmann zusammen. “Dafür, dass wir schon kurz davor waren, den Auftrag der Parker Hannifin GmbH für die Schnellverschlusskupplung ablehnen zu müssen, können wir uns glücklich schätzen, mit dem Duo aus Blum-Messtaster und Citizen-Maschine eine derart leistungsfähige Lösung gefunden zu haben.”